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Desmenuzando viruta a viruta: Cinco cosas que hay que saber sobre la formación de virutas en el mecanizado
Desmenuzando viruta a viruta: Cinco cosas que hay que saber sobre la formación de virutas en el mecanizado


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Christa Kettlewell
Allied Machine and Engineering

info@alliedmachine.com

Traducido por Diana Saavedra
 
Ya sea examinando cómo la selección de la herramienta  afecta las virutas, cómo el refrigerante juega un papel en la evacuación de virutas u observando el tamaño y la forma de las virutas, la formación de virutas dice mucho de la aplicación que se está corriendo. Saber qué indican los diferentes detalles de las virutas permite a los maquinistas gestionar una mejor formación de virutas, realizar ajustes y evitar fallas en las herramientas. Porque cuando hablamos de los fundamentos, una mejor formación de virutas significa una aplicación más exitosa.
 
Tamaño y forma
Al observar la formación de virutas, un indicador clave de una buena viruta es la forma. El resultado preferido para cualquier aplicación son virutas con forma de seises y nueves o una sola forma cónica. Estas virutas pequeñas y manejables son esenciales para una perforación eficiente y predecible. Sin embargo, es importante ser consciente de lo que pueden indicar las virutas de otras formas y tamaños. Por ejemplo, una viruta recta y plana es el resultado de elasticidad. Si la viruta es una cinta continua, es probable que se necesite realizar muchos ajustes para lograr virutas ideales.
 
El tamaño de las virutas también afecta la evacuación. Hay dos factores principales que afectan el tamaño de las virutas en las herramientas de perforación: los rompevirutas, también conocidos como divisores de virutas, y la geometría del filo. Con los rompevirutas, el ancho de la viruta se adelgaza para facilitar la evacuación; cuanto más ancha es la viruta, más fácil es hacer que ruede sobre sí misma y se rompa. La geometría del filo actúa como un rompevirutas mecánico para fracturar una viruta al enrollarla sobre sí misma o al impactarla con la parte posterior del radio del filo. Aunque los materiales más duros se enrollarán sobre sí mismos para crear una fractura, los materiales más gomosos a menudo saltan sobre el radio del filo y solo se fracturan después de impactar la parte posterior del radio del filo.
 
Aún así, el propósito de combinar el rompevirutas y la geometría del filo positivo es romper la viruta para que sea lo suficientemente estrecha para evacuarla fácilmente.
La fractura de virutas también puede ocurrir naturalmente debido a la diferencia de velocidad entre el exterior y el interior, lo que crea una forma de cono que se enrosca sobre sí misma y se fractura. Debido a que los insertos de mayor diámetro tienen un mayor diferencial de velocidad que los insertos de menor diámetro, es más fácil fracturar las virutas. Es decir, cuanto mayor sea el espaciado del rompevirutas, mayor será la fractura de estas. Los insertos de diámetro más pequeño están limitados al diferencial de velocidad disponible debido a la restricción en el ancho requerido para evacuar fácilmente las virutas a través de la canal de la broca.
 
Grosor
El grosor de la viruta varía con la velocidad de avance; velocidades de avance más pesadas forman virutas más gruesas, mientras que velocidades de avance más ligeras forman virutas más delgadas. El grosor de la viruta formada decide cómo se fracturará la viruta, pero también depende del material que se corte. Al mismo tiempo, cambiar la velocidad afecta el grosor de la viruta; cuanto mayor es la velocidad de la herramienta, más calor se genera en el corte, lo que hace que el material sea más elástico. Por lo tanto, es necesario un equilibrio entre velocidades y avances. Con muchos materiales, una viruta más gruesa resulta en una mayor posibilidad de exceder el límite elástico de los materiales, lo que aumenta la probabilidad de fractura de la viruta; por otro lado, las virutas más delgadas son más elásticas y, por tanto, se alejan más del límite elástico necesario para fracturar la viruta.
 
Los materiales blandos y gomosos, como los aceros de carbón blandos, el acero inoxidable de la serie 300 o el titanio puro, tienen un límite elástico alto, tanto que el aumento del grosor de las virutas tiene un efecto negativo en su formación. Materiales como estos requieren geometrías de filos específicas para crear potencialmente una viruta aceptable. Sin embargo, es clave observar la relación de deformación de la viruta de los materiales para comprender mejor el espesor de esta. La relación de deformación de la viruta se puede definir como la relación entre el espesor de la viruta deformada sobre el espesor de la viruta sin deformar (velocidad de avance). Para la mayoría de los aceros, esta relación suele ser de 2-3:1; sin embargo, puede ser tan alto como 5-10:1 para esos materiales blandos y gomosos. En última instancia, esta medida es un indicador de la forma y elasticidad del material que se está cortando, y cuanto mayor sea la deformación, más difícil será la formación de virutas.
 
Refrigerante
Cuando se trata de refrigerante, el refrigerante a través de la herramienta, junto con la geometría de broca correcta, es fundamental para la mejor formación y evacuación de viruta. Además, cambiar el tipo, la presión y el volumen del refrigerante influye en el choque térmico de las virutas. Esto puede cambiar las propiedades de las virutas y hacer que sea más o menos probable que se rompan en segmentos manejables. Por ejemplo, los refrigerantes pueden disminuir la elasticidad del material debido al endurecimiento por deformación que se produce cuando el refrigerante enfría rápidamente las virutas elásticas y calientes. El enfriamiento de la formación continua de virutas elásticas fragiliza las virutas hasta el punto de fractura al reducir su límite elástico.
Para la evacuación de virutas, la presión y el volumen del refrigerante son importantes. Para evacuar un volumen determinado de virutas, el volumen de refrigerante proporciona una cantidad determinada de energía cinética. La perforación puede ocurrir sin interrupción desde la parte superior del agujero hasta el fondo siempre que haya suficiente volumen de refrigerante disponible, esto será evidente durante el proceso si hay una lectura constante de carga mientras se perfora. Con un volumen de refrigerante insuficiente, se detectará una carga inestable al perforar el agujero. Aunque esto no significa que no sea posible taladrar con refrigerante insuficiente, esto sí demuestra que el taladrado debe modificarse para adaptarse al entorno.
La presión, por otro lado, es la fuerza detrás del refrigerante que proporciona un volumen fijo de refrigerante a través de un diámetro dado. A medida que aumenta la presión del refrigerante a través de un diámetro fijo, el volumen de refrigerante aumentará. Cuando se perforan diámetros pequeños, se necesita una presión de refrigerante alta para proporcionar un volumen de refrigerante suficiente, pero a medida que aumentan los diámetros de perforación, se hace más necesario un volumen de refrigerante alto que una presión de refrigerante alta. En el taladrado de alta producción, especialmente en el taladrado de agujeros profundos, el refrigerante de la herramienta es fundamental porque proporciona una fuerza ascendente en la viruta para ayudar a expulsar las virutas a través de las canales de la broca y fuera del agujero. Aunque el refrigerante de inundación se puede usar como alternativa al refrigerante a través de la herramienta en aplicaciones de taladrado corto de menos de dos veces de diámetro, en agujeros más profundos, el refrigerante de inundación no promueve una buena transferencia de calor y también puede empujar las virutas hacia el interior del agujero, lo que puede provocar el acumulamiento de estas.
 
El refrigerante a través de la herramienta también es importante cuando se tiene en cuenta el calor porque proporciona refrigerante directamente al filo de corte donde se necesita para enfriar la herramienta. Al mecanizar, el 60% del calor generado en la deformación plástica del material se queda con la viruta formada mientras que el otro 40% se queda con la herramienta y la pieza. Esta porción que permanece con la herramienta debe ser evacuada con refrigerante para que la herramienta tenga suficiente vida útil. Claramente, entre más presión y volumen de refrigerante pueda pasar a través de la herramienta, más fría funcionará la herramienta. Entonces, esto significa que habrá una mayor vida útil para la herramienta y que la herramienta podrá correr un avance más rápido.
 
Selección de herramientas
La formación de virutas también puede indicar si se está utilizando la mejor herramienta. Si la formación de virutas no cumple con el estándar, es posible que se necesite un cambio en la geometría de la herramienta para mejorar la situación. Claramente, la geometría de una herramienta de corte tiene un impacto significativo en la viruta formada. Específicamente, los aumentos en los ángulos de corte pueden mejorar la formación de virutas, pero esto tiene un costo porque cuanto mayor es el ángulo de corte, más débil es el filo.
 
El ángulo de corte también influye mucho en el valor del ángulo del plano de deformación, que es el ángulo formado por la deformación plástica pura del material de la pieza de trabajo. Aquí, el material comienza a deformarse o a formar virutas frente al filo de corte. Este ángulo varía con las propiedades del material y con los parámetros de funcionamiento, sin embargo, siempre debe ser un objetivo hacer este ángulo lo más vertical posible porque cuanto más inclinado sea mejor se formará la viruta.
 
El grosor de la viruta también entra en juego aquí. Cuanto más elástico sea un material, más inclinado será el ángulo del plano de deformación, lo que dará como resultado una viruta más delgada. Por el contrario, cuanto más duro es el material, más plano será el ángulo de deformación, lo que significa que se formará una viruta más gruesa. En general, más ángulo de corte significa más ángulo de deformación, lo que significa mejores virutas, pero el equilibrio es clave aquí. Un borde de corte muy afilado producirá buenas virutas, pero fallará debido a una sección transversal más pequeña y un borde de corte más débil, así que encuentre el equilibrio en el ángulo de corte, uno que sea agresivo pero no demasiado.
 
Cambios en la formación de virutas
Una última cosa que hay que tener en cuenta al examinar las virutas es cualquier cambio en la formación de estas. Si la formación de virutas se altera durante una aplicación, podría deberse a muchos elementos: desgaste de la herramienta, acumulación en el filo de la herramienta o cambios en el entorno, como cambios en el material o en el refrigerante. En aplicaciones nuevas, puede ser mejor perforar agujeros de prueba poco profundos y observar las virutas para asegurarse de que sean pequeñas y estén segmentadas. Ser conservador al principio con las velocidades y los avances también podría ayudar a comprender mejor la formación de virutas y los ajustes que deben realizarse.


 
Sin embargo, la conciencia de cualquier cambio en la formación de virutas es clave. La mala formación de virutas puede causar problemas mayores en las aplicaciones de taladrado. Las virutas largas y continuas son difíciles de evacuar y pueden acumularse en las canales de la broca, dañando la broca o incluso provocando su falla. Estas virutas largas también podrían enredarse alrededor del cuerpo de la broca y causar fallas en la herramienta. Por último, la mala formación de virutas afecta la calidad del agujero. Si las virutas raspan o se acumulan en las canales, el acabado del agujero será deficiente. Notar cualquier cambio en la formación de virutas es importante no solo para la vida útil de la herramienta y la calidad del agujero, sino también para el éxito general de la aplicación.
 
Tener más conocimiento sobre las virutas formadas en cualquier aplicación de corte de metales permite a los maquinistas controlar mejor el resultado y el éxito de las operaciones de perforación. Si bien es necesario examinar el tamaño, la forma y el grosor de la viruta, también es importante saber cómo se relacionan con la aplicación el refrigerante, la selección de herramientas y los cambios en la formación de la viruta. Por lo tanto, eche un vistazo a las virutas que se crean y rómpalas viruta por viruta porque tanto la formación como la evacuación de virutas son necesarias para una perforación exitosa de alta producción.
 


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